特殊工況下運架一體機過鋼箱拱橋架設箱梁施工技術

劉連濤

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概況

北京至雄安城際鐵路黃固特大橋105～106 號墩設計為112.5m 簡支鋼箱拱，小里程 100～104 號設計為 4 片 32m 混凝土簡支梁（架設），104～105 號設計為 29.5m 現澆簡支梁，106～107 號設計為29.5m 現澆簡支梁，鋼箱拱兩側緊鄰箱梁不具備架設條件（鋼箱拱端部不能承擔架橋機支腿集中荷載）。因鋼箱拱拼裝、頂推場地需要，100～105 號墩作為鋼箱拱拼裝場地，梁部暫未施工；100～107 號作為頂推施工導梁進入和步履頂安裝拆除作業空間。

根據總體施工組織安排，100～107 號梁部施工需要在鋼箱拱頂推到位后1 個月內施工完成，適時施工時間在冬季，梁部混凝土養護、壓漿施工需要采取保溫措施；同時，因為支架搭設、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養護、張拉、壓漿等工序時間，不能滿足總體工期要求。

為解決工期節點要求和規避梁部冬季施工容易出現的質量問題，經比較橫向移梁、冬季施工措施、預制改現澆施工費用等，選取 104～105 號、106～107 號 2 片 29.5m 現澆簡支梁在線路右側提前預制（冬季施工前），待鋼箱拱頂推就位以后橫移至設計位置；100～104 號墩4 片32m 簡支梁采取架設的方式進行施工，保障梁部施工質量，同時保證工期目標實現。

2 總體施工方案

105～106 號墩112.5m 簡支鋼箱拱頂推就位后，對鋼箱拱吊桿進行初張拉；初張拉完成后，鋼箱拱橋面板上鋪設雙層12.6cm 工字鋼，下層工字鋼橫橋向鋪設，上層工字鋼順橋向鋪設，上層工字鋼頂滿鋪8mm 厚鋼板，運架一體機可通過鋼箱拱橋；待架梁結束后，鋼箱拱吊桿施工終張拉。

3 鋼箱拱橋施工措施

3.1 工字鋼鋪設

在鋼箱拱橋面板上以12.6cm 工字鋼縱橫向雙層鋪設。下層12.6cm 工字鋼橫橋向布置，順橋向凈距26mm；上層12.6cm工字鋼順橋向布置，在架橋機車輪行走范圍內滿鋪，在上層工字鋼頂滿鋪厚8mm 鋼板。下層工字鋼與橋面板點焊連接，上層工字鋼與下層工字鋼點焊連接，頂層鋼板與上層縱向12.6cm 工字鋼交錯焊接，焊縫高5mm。

鋪設鋼板頂面時畫好行車導引線、限界線、減速線、停車線等標志線，按標志線要求操作運行。

3.2 運架一體機通過鋼箱拱橋

運梁車在馱梁運行中應勻速前行，行駛速度不得超過5km/h，并沿著事先設計好的行駛中線前行。

運梁車運梁時，前后必須有專人相隨，觀察運行線路情況、梁體的平穩性及運梁車的行駛狀況，發現問題及時處理，非緊急情況，嚴禁高檔位急起急停【1】。

運梁車由運梁班長指揮，司機、安全監護員隨時報告運梁車的運行情況，發現問題立即告知班長或司機停機檢查，排除故障，運梁車重載時行走速度控制在3km/h 以內、空載時行走速度控制在5km/h 以內。

3.3 運架一體機過橋應力與撓度實測分析

3.3.1 監控方案

基本方案：主要采取GPS、全站儀、水準測量三者相互結合的測量實施原則，充分利用測量手段優勢互補的特點，互相檢驗，形成有機的整體系統，同時派遣經驗豐富的測量工程師，采取嚴密措施，確保高精度地完成本工程的測量工作，保證工程各環節萬無一失。

施工測量的原則如下：整體控制局部的原則；高精度控制低精度的原則；導線控制中線原則。測量操作時，采用2種以上方法獨立測量，獨立計算，相互復核，多層次審批原則。

1）監測項目：（1）連接螺栓是否松動；（2）安全防護措施是否符合要求；（3）是否超載；（4）在監測期，是否偏差超出預警限值或出現安全問題。

2）監測部位：架體沉降觀測點設置在塔架的頂部2 個端點和中點，具體設置3 個監測點，相對主體結構進行觀察。

3）監測頻率：（1）鋼箱拱落梁到位后檢測1 次；（2）鋼箱拱吊桿初張拉后檢測 1 次；（3）橋面工字鋼和花紋鋼板鋪裝后檢測1 次；（4）架橋機通過前、通過時、通過后分別檢測 1 次；（5）遇有 6 級大風或大雨后；（6）停用超過1 個月。

4）預警值：預警值要求見表1。

表1 預警值要求

當檢測數據超過表1 預警值必須立即停止施工，疏散人員，并進行原因分析。

3.3.2 應力實測分析

選取拱頂、主縱梁跨中、橋面跨中、橋面1/10 4 個截面，分析運架一體機馱32m 梁通過鋼箱拱時結構的應力變化。在4個截面布置有弦式應變計，能夠收集運架一體機通過時結構的應力值，并與有限元計算值進行比對。

拱頂計算值與實測值對比圖見圖1a，主縱梁跨中位置計算值與實測值對比圖見圖1b，橋面板跨中位置計算值與實測值對比圖見圖1c，橋面1/10 位置計算值與實測值對比圖見圖1d。其中，拉應力為正，壓應力為負。

圖1 鋼箱拱選取截面應力計算值與實測值對比圖

從圖1 計算結果可以看出：

1）運架一體機通過鋼箱拱橋時，橋梁結構應力呈現拉壓交替變化。架橋機行駛17s 時，即走行23.5m，約占橋梁全長的1/5，此時選取截面均出現應力峰值，其中橋面跨中應力計算值為120.50MPa，實測值為82.34MPa；架橋機行駛25s 時，即走行34.5m，約占橋梁全長的3/10，拱頂、主縱梁和橋面跨中位置出現應力峰值；架橋機行駛60s 時，即走行82.9m，約占橋梁全長的7/10，此時選取截面均再次出現應力峰值，其中拱頂應力計算值為-5.95MPa，實測值為-2.95MPa，均受壓應力。

2）實測值在計算范圍內上下波動，基本略小于計算值，部分點位出現偏大現象，可能由于現場大型機械放置引起結構受力不均勻。

3.3.3 撓度實測分析

選取拱頂和橋面跨中位置，分析運架一體機馱32m 梁通過鋼箱拱時結構的撓度變化。在2 個位置布置GPS 裝置，能夠得到運架一體機通過時結構的坐標值，計算得到撓度變化量，并與有限元計算值比對。因實測值精度有限且采集數據較為困難，因此僅選取33 個時程點位分析，相關分析如下：

1）運架一體機通過鋼箱拱橋時，橋梁結構上撓與下撓呈現交替變化。拱頂位置在運架一體機行駛 17s、25s、35s、50s、63s、70s 時均出現撓度變化峰值；橋面跨中位置在運架一體機行駛 27s、32s、35s、37s、40s、45s、50s 時均出現撓度變化峰值，即架橋機走行至跨中位置撓度變化明顯。

2）實測值反映了運架一體機通過鋼箱拱橋時結構撓度的真實變化，符合設計規范，能夠保證施工安全。

4 結語

該工程中運架一體機過橋時鋼箱拱橋的布置措施，解決了工期緊張的問題，避免冬季現澆梁施工，節約冬季施工費用、保證工程質量；建立運架一體機過橋時有限元整體模型，并收集了運架一體機通過鋼箱拱橋時的應力值及撓度值，計算值與實測值進行了對比分析。此施工方法在運架一體機架橋時較為少見，對于其他工程的施工有著重要的借鑒意義。